






수열의 규칙 추론: 차보다 비율 변화가 먼저 보이는 순간
명장동에서 수열 문제를 풀 때 학생들은 흔히 연속항의 차부터 계산한다. 그러나 차가 일정하지 않더라도 차의 변화가 일정한 비율을 보이면 지수적 패턴을 의심할 수 있다. 이런 유형은 명장동과외 수업에서도 자주 다루는 대표적인 규칙 추론 문제다.
조건표에서 드러난 규칙
| 항 | 값 | 연속항의 차 | 차의 변화 |
|---|---|---|---|
| a₁ | 4 | - | - |
| a₂ | 7 | 3 | - |
| a₃ | 13 | 6 | 2배 |
| a₄ | 25 | 12 | 2배 |
| a₅ | 49 | 24 | 2배 |
원래 수열의 차는 3, 6, 12, 24로 일정하지 않다. 하지만 차 자체는 매번 2배가 된다. 따라서 항을 바로 등비수열로 보지 말고, 일정한 상수를 뺀 뒤 등비수열이 되는지 확인한다.
상수를 제거한 새로운 수열
각 항에서 1을 빼면 다음과 같다.
3, 6, 12, 24, 48
이 수열은 공비가 2인 등비수열이다. 따라서
an - 1 = 3 × 2n-1
이고, 일반항은
an = 3 × 2n-1 + 1
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학생의 첫 기록에는 “차가 3, 6, 12, 24이므로 등차수열이 아니다”라고 적혀 있었다. 이 판단은 등차수열이 아니라는 점에서는 맞지만, 규칙이 없다는 결론으로 이어지면 안 된다. 차가 일정하지 않을 때는 차의 차, 차의 비율처럼 한 단계 더 변형한 정보를 살펴야 한다.
또한 원래 항의 비는 일정하지 않다.
7 ÷ 4, 13 ÷ 7, 25 ÷ 13, 49 ÷ 25
따라서 원래 수열을 등비수열이라고 부르는 것은 정확하지 않다. 정확한 표현은 “1을 더한 형태의 수열이 공비 2인 등비수열” 또는 “an+1 = 2an - 1을 따르는 수열”이다.
다음 항의 직접 계산
점화식에 마지막 항을 대입하면
a6 = 2 × 49 - 1 = 97
따라서 주어진 규칙에서 여섯째 항은 97이다.
비율 관점으로 확인하기
수열 전체의 항보다 연속항의 차를 비교하면 규칙이 선명해진다.
(a3 - a2) ÷ (a2 - a1) = 6 ÷ 3 = 2
(a4 - a3) ÷ (a3 - a2) = 12 ÷ 6 = 2
(a5 - a4) ÷ (a4 - a3) = 24 ÷ 12 = 2
즉, 증가량이 공비 2인 등비수열이다. 이 구조를 일반화하면
an+1 - an = 3 × 2n-1
이고, 첫째 항이 4이므로 누적합을 계산해도 같은 일반항을 얻는다.
최종 검증
일반항에 n = 1, 2, 3, 4, 5를 차례로 대입하면 4, 7, 13, 25, 49가 다시 나온다. 또한 일반항에서
an+1 = 3 × 2n + 1 = 2(3 × 2n-1 + 1) - 1 = 2an - 1
이므로 점화식과도 일치한다. 단순히 항 몇 개만 보고 규칙을 단정하기보다는 차와 비율을 함께 확인해야 하며, 이 문제의 답은 a6 = 97이다.